沼肥與化肥配施對春玉米生長性狀的影響

劉德堯　趙金璽　劉小　王學(xué)芬　韓守良　孫輝　劉新程

摘要：為探究不同比例沼肥與化肥配合施用對春玉米（Zea mays L.）生長性狀的影響，選擇春玉米品種金海5號(hào)作為試驗(yàn)材料，設(shè)置6個(gè)不同施肥處理，分別為CK（不施肥）、HF（化肥）、ZH20（20%沼肥+80%化肥）、ZH50（50%沼肥+50%化肥）、ZH80（80%沼肥+20%化肥）、ZF100（100%沼肥），5個(gè)施肥處理以施氮352.5 kg/hm2為基準(zhǔn)。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，研究了不同施肥處理對春玉米在拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽穗吐絲期和收獲期5個(gè)關(guān)鍵生育期的葉片發(fā)育、株高、結(jié)穗性狀及光合作用的影響。結(jié)果表明，100%沼肥處理在拔節(jié)期和大喇叭口期時(shí)促進(jìn)葉片生長效果最明顯;大喇叭口期之前，化肥比例越高的處理可顯著提高玉米葉片葉綠素含量，大喇叭口期之后差異不明顯。

關(guān)鍵詞：沼肥;化肥;春玉米（Zea mays L.）;生長性狀

中圖分類號(hào)：S513;S147.34 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）05-0063-04

Abstract： The purpose of this experiment is to study the effects of combined application of biogas manure and chemical fertilizer in different proportions on the growth traits of spring maize （Zea mays L.）. Spring maize variety Jinhai No.5 was selected as experimental material and 6 different fertilizer treatments were set up， labelled as CK（no fertilizer）， ZH20（20% biogas manure+80% chemical fertilizer）， ZH50（50% biogas manure+50% chemical fertilizer）， ZH80（80% biogas manure+20% chemical fertilizer）， ZF100（100% biogas manure）. The nitrogen application of the 5 fertilization treatments were all 352.5 kg/hm2. Filed trails were conducted in randomized block design to study the effects on leaf development， plant height， earing traits and photosynthesis in five key growth stages （jointing stage， small bell-mouthing stage， big bell-mouthing stage， tasseling and silking stage and physiological maturity）. The results showed the application of 100% biogas promoted leaf growth most obviously at jointing stage and big bell-mouthing stage; Before big bell-mouth stage， the treatments with higher proportion of chemical fertilizer significantly improved the contents of chlorophyll， and there was no significant difference after big bell-mouth stage.

Key words： biogas manure; chemical fertilizer; spring maize（Zea mays L.）; growth traits

玉米（Zea mays L.）作為中國重要的糧食作物之一，生產(chǎn)歷史悠久，種植面積廣大，在東北、華北、西北和西南山區(qū)都有較大的種植面積。作為糧食、經(jīng)濟(jì)、飼料兼用的作物，玉米對整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的擴(kuò)大和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮著越來越重要的作用。為提高玉米產(chǎn)量，合理的肥料施用是一條重要的途徑[1]。

張福鎖等[2]的研究表明，中國大部分糧食主產(chǎn)區(qū)存在施肥模式單一，化肥施用過量的問題?；试谏a(chǎn)中大量甚至超量施用，造成肥料利用率低、土壤肥力下降、糧食產(chǎn)量增長緩慢等負(fù)面影響，導(dǎo)致能源浪費(fèi)、環(huán)境污染，最終影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。有統(tǒng)計(jì)顯示[3]，中國每年損失的氮素相當(dāng)于2 050多萬噸尿素。將無機(jī)肥與有機(jī)肥按照一定的配施比例混合施用可以有效地緩解上述狀況[4，5]。

沼肥是生物質(zhì)經(jīng)沼氣池厭氧發(fā)酵的產(chǎn)物，由沼液和沼渣組成，是一種具有綠色、高效、緩速兼?zhèn)涞膬?yōu)質(zhì)有機(jī)肥料。同時(shí)沼肥含有豐富的有機(jī)質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、腐殖酸、氨基酸、微生物、氮、磷、鉀及多種微量元素。研究表明，施用沼肥對提高作物品質(zhì)、產(chǎn)量和抗病性，促進(jìn)生長代謝，改善土壤理化性質(zhì)均有明顯的作用[6-10]。近年來，隨著農(nóng)村對沼氣能源利用的普及，產(chǎn)生的沼肥也廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。但單一施用沼肥與單一施用化肥相比，又存在產(chǎn)量降低等問題[11，12]。雍山玉等[13]研究了沼肥和化肥配施對玉米產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，與沼肥單施相比，沼肥和化肥配施對玉米有明顯的增產(chǎn)效果，增產(chǎn)幅度可達(dá)20.6%。艾俊國等[14]的研究表明，沼肥與化肥合理配施有利于玉米植株的光合作用。多數(shù)學(xué)者在研究沼肥利用時(shí)大多注重某單一肥效，而對沼肥施肥工藝及沼肥施用后作物不同生育期的生長發(fā)育、生物學(xué)性狀較少有系統(tǒng)的研究。

因此，為充分發(fā)揮化肥與沼肥的優(yōu)點(diǎn)，探究二者配合施用的最佳模式，本試驗(yàn)以春玉米為研究對象，將沼肥與化肥按不同配比施用，旨在系統(tǒng)地研究其對春玉米生長性狀的影響，為化肥、沼肥的合理配施以實(shí)現(xiàn)春玉米增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院試驗(yàn)田。該地區(qū)屬溫帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為12.0～12.6 ℃，年平均降水量為750 mm。試驗(yàn)區(qū)域土壤為棕壤，地力均一。試驗(yàn)日期為2018年5月1日至9月20日。

供試春玉米品種為金海5號(hào)。試驗(yàn)所用沼肥由當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖場提供。

1.2 ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)共6個(gè)處理，3次重復(fù)，共計(jì)18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積2 m×6 m，各小區(qū)布置采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。每小區(qū)等行距種植，行距66 cm，株距25 cm，栽培管理按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)春玉米田標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，滿足肥水供應(yīng)。

6個(gè)處理包括不施任何肥料的對照（CK）;單施化肥（HF），按照每公頃施氮352.5 kg、磷165.0 kg、鉀375.0 kg的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施肥;其余處理以施氮352.5 kg/hm2為基準(zhǔn)，按照特定施肥比例進(jìn)行施肥。各處理具體施肥比例及施肥量見表1?；试诓シN前5 d施入，追肥在小喇叭口期至大喇叭口期施入。

1.3 ?測定項(xiàng)目及方法

在玉米拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽穗吐絲期、收獲期5個(gè)關(guān)鍵生育期測定總?cè)~片數(shù)、株高、單株光合作用面積和葉綠素含量。單片葉光合作用面積（mm2）=葉長（mm）×葉寬（mm）×0.7，單株玉米光合作用面積為其所有葉片面積之和;葉綠素含量采用丙酮提取法測定。

玉米成熟后，于收獲期選取各組有代表性的植株測定平均結(jié)穗數(shù)，并統(tǒng)計(jì)其中病蟲穗與發(fā)育不良穗。

1.4 ?數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel、SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及處理。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?沼肥與化肥配施對玉米葉片發(fā)育的影響

葉片是玉米進(jìn)行光合作用的主要場所。有研究表明[15]，玉米葉片總數(shù)與產(chǎn)量具有一定的相關(guān)性。根據(jù)玉米生長特性可知，幼苗發(fā)育過程中1～3片葉的營養(yǎng)來源主要為種子的胚乳，4～7片葉的營養(yǎng)來源主要為萌發(fā)的幼苗根系從土壤中吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，7片葉后根系開始發(fā)大，葉片的營養(yǎng)同樣來源于土壤養(yǎng)分。定苗期玉米植株葉片數(shù)剛過3片，根系開始吸收土壤養(yǎng)分，各施肥處理間差異不明顯;拔節(jié)期開始大量吸收土壤養(yǎng)分，各組葉片數(shù)開始出現(xiàn)差異。

表2為5個(gè)生育期各施肥處理總?cè)~片數(shù)和枯萎葉片數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。由表2可以看出，在收獲期前的4個(gè)生育期，5個(gè)施肥處理總?cè)~片數(shù)均明顯多于CK。拔節(jié)期時(shí)，總體上沼肥比例越高的施肥處理總?cè)~片數(shù)越多，以處理ZF100最多。推測由于拔節(jié)期時(shí)根系大量吸收土壤中沼肥的養(yǎng)分以供葉片發(fā)育，表明此時(shí)期沼肥比例越高更有助于葉片發(fā)育。大喇叭口期時(shí)，處理ZF100枯萎葉片數(shù)顯著多于其他處理，推測由于100%沼肥處理中沼肥促進(jìn)葉片生長最明顯，使其提前衰老所致。本試驗(yàn)所有處理選用的都是同一品種的玉米種子，存在相對穩(wěn)定的遺傳特性，試驗(yàn)收獲期時(shí)總?cè)~片數(shù)6個(gè)處理間差異均不顯著，符合理論預(yù)期。

2.2 ?沼肥與化肥配施對玉米株高的影響

玉米株高對其抗倒伏能力影響明顯[16]。相關(guān)研究表明[17]，在玉米群體中，倒伏率每增加1%，大約減產(chǎn)108 kg/hm2。由表3可知，在抽穗吐絲期5個(gè)施肥處理的玉米單株平均株高都明顯高于CK，除處理ZF100外，其他處理均與CK差異顯著。在抽穗吐絲期后，CK植株還有增高，而其他5個(gè)施肥處理玉米植株高度反而有所下降。玉米生長中抽穗吐絲期前為營養(yǎng)生長，之后為生殖生長，但CK玉米抽穗吐絲后植株仍有長高的現(xiàn)象，即營養(yǎng)生長仍未結(jié)束，表明CK的玉米生長最慢。而其他組株高下降原因是雄穗傳粉完成后植株受風(fēng)折斷。

2.3 ?沼肥與化肥配施對玉米產(chǎn)量性狀的影響

表4為成熟期各施肥處理結(jié)穗數(shù)、病蟲穗數(shù)和發(fā)育不良穗數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。由表4可知，不同處理結(jié)穗數(shù)和病蟲穗數(shù)并無明顯差異，而發(fā)育不良穗數(shù)存在較大差異。CK發(fā)育不良穗數(shù)明顯多于其他各施肥處理。這表明不施肥處理導(dǎo)致的結(jié)穗發(fā)育不良現(xiàn)象可以通過施肥來改善。從結(jié)穗角度來看，不施肥對玉米的產(chǎn)量性狀影響較大，通過施用化肥或沼肥可以提高玉米的產(chǎn)量性狀，不同施肥比例之間無顯著差異。

2.4 ?沼肥與化肥配施對玉米葉片光合作用的影響

玉米產(chǎn)量直接或間接來自光合產(chǎn)物，而光合面積和葉綠素含量是衡量葉片光合作用的重要指標(biāo)[18，19]。由表5可知，比較5個(gè)時(shí)期的葉綠素含量，所有施肥處理均高于CK。大喇叭口期之前，施化肥比例越高的處理玉米葉片中葉綠素含量越高，大喇叭口期之后差異開始不顯著，推測沼肥的肥力開始發(fā)揮作用。

圖1為定苗期、拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽穗吐絲期和成熟期共6個(gè)生育時(shí)期各施肥處理光合作用面積的測定數(shù)據(jù)。由圖1可知，前5個(gè)時(shí)期施肥處理間光合作用面積差異均不顯著，但大部分都顯著高于CK。收獲期6個(gè)處理玉米植株葉片光合作用面積均有所下降，為枯萎葉片增多所致。推斷沼肥與化肥不同配施比例對玉米葉片生長光合作用面積沒有影響。綜合來看，大喇叭口期之前，化肥比例越高的施肥處理增強(qiáng)玉米葉片光合作用效果越明顯。

3 ?結(jié)論

通過施肥可以提高春玉米不同時(shí)期葉片數(shù)、光合作用面積和株高，但不同施肥比例間無顯著差異。拔節(jié)期時(shí)，100%沼肥處理可顯著提高春玉米葉片數(shù);大喇叭口期后，100%沼肥處理會(huì)加快春玉米葉片枯萎。大喇叭口期前，100%化肥處理提高玉米葉片葉綠素含量最顯著。化肥和沼肥配合施用與單施沼肥或化肥相比可以有效改善春玉米的結(jié)穗性狀，但不同施肥處理間無顯著差異。綜合考慮，春玉米種植可提倡采用沼肥和化肥配合施用的施肥方式，以起到改善生長性狀、增加產(chǎn)量、節(jié)約成本、提高肥料利用率等作用。

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